锯齿状二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波滤波器的制作方法

文档序号:11105140阅读:720来源:国知局
锯齿状二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波滤波器的制造方法与工艺

本发明涉及太赫兹波滤波器,尤其涉及一种锯齿状二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波滤波器。



背景技术:

滤波器是一种选频装置,具有选频、分频、抑制干扰等作用,按其作用可分为带通滤波器、带阻滤波器等。太赫兹滤波器作为太赫兹光功能器件中的热口研巧方向,原因是太赫兹滤波器是太赫兹通讯、成像系统的重要功能部件之一,太赫兹技术的迅速发展,使得人们对太赫兹波功能器件的需求越来越大,因此,太赫兹波滤波器在实际中有重要的应用。

随着科研工作者对太赫兹的深入研究,近年来陆续被提出基于多种材料的太赫兹滤波器的具体实现结构,极大地促进了应用于太赫兹领域的滤波器的研巧。当前国内外研究的并提出过的太赫兹波滤波器结构主要基于光子晶体、超材料等结构,这些结构往往很复杂,而且在实际制作过程中困难重重,成本较高,对加工工艺和加工环境要求也高。所以迫切需要提出结构简单、尺寸小、便于加工制作的太赫兹波滤波器来支撑太赫兹波应用领域的发展。而二硫化钼薄膜材料凭借其在太赫兹频段的独特性质,单元结构的设计种类越来越多样化,越来越多的谐振响应特性和关联参数被发现,为该频段光功能器件的研巧提供了新的解决方法。



技术实现要素:

本发明为了克服现有技术不足,提供一种结构简单、滤波性能高的锯齿状二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波滤波器。

为了达到上述目的,本发明的技术方案如下:

锯齿状二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波滤波器包括基底层、二氧化硅层、右侧矩形二硫化钼薄膜、右侧锯齿形二硫化钼薄膜、中间锯齿形二硫化钼薄膜、左侧锯齿形二硫化钼薄膜、左上矩形二硫化钼薄膜、左下矩形二硫化钼薄膜、信号输入端、第一信号输出端、第二信号输出端;基底层的上层为二氧化硅层,二氧化硅层的上层铺有右侧矩形二硫化钼薄膜、右侧锯齿形二硫化钼薄膜、中间锯齿形二硫化钼薄膜、左侧锯齿形二硫化钼薄膜、左上矩形二硫化钼薄膜、左下矩形二硫化钼薄膜,右侧锯齿形二硫化钼薄膜、中间锯齿形二硫化钼薄膜和左侧锯齿形二硫化钼薄膜自右向左顺序排列,右侧锯齿形二硫化钼薄膜和左侧锯齿形二硫化钼薄膜上下两侧均等距离分布三个形状大小相同的矩形开槽,中间锯齿形二硫化钼薄膜上下各等距离分布四个形状大小相同的矩形开槽,右侧锯齿形二硫化钼薄膜的右端与右侧矩形二硫化钼薄膜的左端相连,左侧锯齿形二硫化钼薄膜的左端与左上矩形二硫化钼薄膜和左下矩形二硫化钼薄膜的右端相连,右侧矩形二硫化钼薄膜的右端与二氧化硅层的右端相连,左上矩形二硫化钼薄膜和左下矩形二硫化钼薄膜的左端与二氧化硅层的左端相连,右侧矩形二硫化钼薄膜的右端设有第一信号输出端,左上矩形二硫化钼薄膜的左端设有信号输入端,左下矩形二硫化钼薄膜的左端设有第二信号输出端;在二硫化钼薄膜与基底层之间加载偏置直流电压,可以通过改变偏置电压实现调节二硫化钼薄膜的有效介电常数,使太赫兹信号从信号输入端输入,调节从第二信号输出端输出的太赫兹频率。

所述的基底层的材料为P型硅材料,长度为16~18μm,宽度为6~8μm,厚度为2~4μm。所述的二氧化硅层的长度为16~18μm,宽度为6~8μm,厚度为2~4μm。所述的右侧矩形二硫化钼薄膜的长度均为6~8μm,宽度均为1~2μm。所述的右侧锯齿形二硫化钼薄膜和左侧锯齿形二硫化钼薄膜上下两侧均等距离分布三个形状大小相同的矩形开槽,其中锯齿形二硫化钼薄膜的长度均为6~8μm,宽度均为2~3μm,矩形开槽的长度均为6~8μm,宽度均为2~3μm。所述的中间锯齿形二硫化钼薄膜上下各等距离分布四个形状大小相同的矩形开槽,其中锯齿形二硫化钼薄膜的长度均为6~8μm,宽度均为2~3μm,矩形开槽的长度均为6~8μm,宽度均为2~3μm。所述的左上矩形二硫化钼薄膜的长度均为6~8μm,宽度均为0.8~1.5μm。所述的左下矩形二硫化钼薄膜的长度均为6~8μm,宽度均为0.5~1μm。

本发明锯齿状二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波滤波器具有结构简单紧凑,尺寸小,响应快,设计原理简单等优点;且能够通过在二硫化钼薄膜与基底层之间加载偏置直流电压,改变偏置电压实现调节二硫化钼薄膜的有效介电常数,从而调节从第二信号输出端输出的太赫兹频率。

附图说明

图1是锯齿状二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波滤波器三维结构示意图;

图2是锯齿状二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波滤波器俯视图;

图3是锯齿状二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波滤波器信号输出端输出功率。

具体实施方式

如图1~2所示,锯齿状二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波滤波器包括基底层1、二氧化硅层2、右侧矩形二硫化钼薄膜3、右侧锯齿形二硫化钼薄膜4、中间锯齿形二硫化钼薄膜5、左侧锯齿形二硫化钼薄膜6、左上矩形二硫化钼薄膜7、左下矩形二硫化钼薄膜8、信号输入端9、第一信号输出端10、第二信号输出端11;基底层1的上层为二氧化硅层2,二氧化硅层2的上层铺有右侧矩形二硫化钼薄膜3、右侧锯齿形二硫化钼薄膜4、中间锯齿形二硫化钼薄膜5、左侧锯齿形二硫化钼薄膜6、左上矩形二硫化钼薄膜7、左下矩形二硫化钼薄膜8,右侧锯齿形二硫化钼薄膜4、中间锯齿形二硫化钼薄膜5和左侧锯齿形二硫化钼薄膜6自右向左顺序排列,右侧锯齿形二硫化钼薄膜4和左侧锯齿形二硫化钼薄膜6上下两侧均等距离分布三个形状大小相同的矩形开槽,中间锯齿形二硫化钼薄膜5上下各等距离分布四个形状大小相同的矩形开槽,右侧锯齿形二硫化钼薄膜4的右端与右侧矩形二硫化钼薄膜3的左端相连,左侧锯齿形二硫化钼薄膜6的左端与左上矩形二硫化钼薄膜7和左下矩形二硫化钼薄膜8的右端相连,右侧矩形二硫化钼薄膜3的右端与二氧化硅层2的右端相连,左上矩形二硫化钼薄膜7和左下矩形二硫化钼薄膜8的左端与二氧化硅层2的左端相连,右侧矩形二硫化钼薄膜3的右端设有第一信号输出端10,左上矩形二硫化钼薄膜7的左端设有信号输入端9,左下矩形二硫化钼薄膜8的左端设有第二信号输出端11;在二硫化钼薄膜与基底层1之间加载偏置直流电压,可以通过改变偏置电压实现调节二硫化钼薄膜的有效介电常数,调节从第二信号输出端输出的太赫兹波频率。

所述的基底层1的材料为P型硅材料,长度为16~18μm,宽度为6~8μm,厚度为2~4μm。所述的二氧化硅层2的长度为16~18μm,宽度为6~8μm,厚度为2~4μm。所述的右侧矩形二硫化钼薄膜3的长度均为6~8μm,宽度均为1~2μm。所述的右侧锯齿形二硫化钼薄膜4和左侧锯齿形二硫化钼薄膜6均在上下两侧均等距离分布三个形状大小相同的矩形开槽,其中锯齿形二硫化钼薄膜的长度均为6~8μm,宽度均为2~3μm,矩形开槽的长度均为6~8μm,宽度均为2~3μm。所述的中间锯齿形二硫化钼薄膜5上下各等距离分布四个形状大小相同的矩形开槽,其中锯齿形二硫化钼薄膜的长度均为6~8μm,宽度均为2~3μm,矩形开槽的长度均为6~8μm,宽度均为2~3μm。所述的左上矩形二硫化钼薄膜7的长度均为6~8μm,宽度均为0.8~1.5μm。所述的左下矩形二硫化钼薄膜8的长度均为6~8μm,宽度均为0.5~1μm。

实施例1

锯齿状二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波滤波器:

如图1~2所示,锯齿状二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波滤波器包括基底层1、二氧化硅层2、右侧矩形二硫化钼薄膜3、右侧锯齿形二硫化钼薄膜4、中间锯齿形二硫化钼薄膜5、左侧锯齿形二硫化钼薄膜6、左上矩形二硫化钼薄膜7、左下矩形二硫化钼薄膜8、信号输入端9、第一信号输出端10、第二信号输出端11;基底层1的上层为二氧化硅层2,二氧化硅层2的上层铺有右侧矩形二硫化钼薄膜3、右侧锯齿形二硫化钼薄膜4、中间锯齿形二硫化钼薄膜5、左侧锯齿形二硫化钼薄膜6、左上矩形二硫化钼薄膜7、左下矩形二硫化钼薄膜8,右侧锯齿形二硫化钼薄膜4、中间锯齿形二硫化钼薄膜5和左侧锯齿形二硫化钼薄膜6自右向左顺序排列,右侧锯齿形二硫化钼薄膜4和左侧锯齿形二硫化钼薄膜6均上下均等距离分布三个形状大小相同的矩形开槽,中间锯齿形二硫化钼薄膜5上下各等距离分布四个形状大小相同的矩形开槽,右侧锯齿形二硫化钼薄膜4的右端与右侧矩形二硫化钼薄膜3的左端相连,左侧锯齿形二硫化钼薄膜6的左端与左上矩形二硫化钼薄膜7和左下矩形二硫化钼薄膜8的右端相连,右侧矩形二硫化钼薄膜3的右端与二氧化硅层2的右端相连,左上矩形二硫化钼薄膜7和左下矩形二硫化钼薄膜8的左端与二氧化硅层2的左端相连,右侧矩形二硫化钼薄膜3的右端设有第一信号输出端10,左上矩形二硫化钼薄膜7的左端设有信号输入端9,左下矩形二硫化钼薄膜8的左端设有第二信号输出端11。

基底层的材料为P型硅材料,长度为18μm,宽度为8μm,厚度为4μm。二氧化硅层的长度为18μm,宽度为8μm,厚度为4μm。右侧矩形二硫化钼薄膜的长度均为8μm,宽度均为2μm。右侧锯齿形二硫化钼薄膜和左侧锯齿形二硫化钼薄膜均上下均等距离分布三个形状大小相同的矩形开槽,其中锯齿形二硫化钼薄膜的长度均为8μm,宽度均为3μm,矩形开槽的长度均为8μm,宽度均为3μm。中间锯齿形二硫化钼薄膜上下各等距离分布四个形状大小相同的矩形开槽,其中锯齿形二硫化钼薄膜的长度均为8μm,宽度均为3μm,矩形开槽的长度均为8μm,宽度均为3μm。左上矩形二硫化钼薄膜的长度均为8μm,宽度均为1.5μm。左下矩形二硫化钼薄膜的长度均为8μm,宽度均为1μm。在二硫化钼薄膜与基底层1之间加载偏置直流电压,可以通过改变偏置电压实现调节二硫化钼薄膜的有效介电常数,调节从第二信号输出端输出的太赫兹频率。锯齿状二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波滤波器的各项性能指标采用COMSOL Multiphysics软件进行测试,图3为锯齿状二硫化钼薄膜结构可调太赫兹波滤波器信号输出端输出功率图,由图可知,当无外加电压,输入太赫兹波为f=4.03THz时,输出功率为89.5%;当外加电压为0.2eV时,输入太赫兹波为f=5.49THz时,输出功率为90.8%;当外加电压为0.4eV时,输入太赫兹波为f=7.01THz时,输出功率为88.9%。

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